(57)【要約】  【課題】  本発明は放熱特性に優れたＬＥＤ装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  基板と、  前記基板上に形成される、厚さが１００〜３００μｍの金属製の放熱パターンと、  前記放熱パターン上に実装されるＬＥＤ素子と、  を備えるＬＥＤ装置とする。  【選択図】  図１
2006286837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される、厚さが１００〜３００μｍの金属製の放熱パターンと、
前記放熱パターン上に実装されるＬＥＤ素子と、
を備えるＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記放熱パターンが凹部を備え、該凹部内に前記ＬＥＤ素子が実装されている、請求項１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項３】
熱伝導性接着材料によって前記放熱パターン上に前記ＬＥＤ素子が実装されている、請求項１又は２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項４】
その一部が前記熱伝導性接着材料内に埋入した状態で前記ＬＥＤ素子が実装されている、請求項３に記載のＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記放熱パターンの表面に凹凸が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ装置。
【請求項６】
前記放熱パターンがエッチングによって形成される、請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ装置に関する。詳しくは、ＬＥＤ装置の放熱特性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ装置において、ＬＥＤ実装用基板には金属製基板が使用されている。そして、金属製基板の上には絶縁層が形成され、その上にＬＥＤ素子が実装される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＬＥＤ装置では、ＬＥＤ素子の熱を金属製基板に伝導し、放熱させることで放熱特性の向上を図っている。しかし、ＬＥＤ素子と金属製基板との間に熱伝導性の低い接着層が介在するために、ＬＥＤ素子の熱は基板へ効率的に伝導されていない。このため、従来のＬＥＤ装置の放熱特性には改善の余地がある。
一方、近年、ＬＥＤ装置の用途の多様化に伴い、高輝度化の要請がある。ＬＥＤ素子を高輝度で発光させるには、ＬＥＤ素子へ流す電流量を多くすることが考えられる。しかし、ＬＥＤ素子へ流す電流量を多くすることは発熱量を増大させることとなり、ＬＥＤ素子の駆動安定性、信頼性の低下を招く惧れがある。そのため、ＬＥＤ装置の放熱特性のさらなる向上が課題となる。
そこで本発明は以上の課題に鑑み、放熱特性に優れたＬＥＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は以上の目的を達成するために、以下に示すＬＥＤ装置を提供する。即ち、
基板と、
前記基板上に形成される、厚さが１００〜３００μｍの金属製の放熱パターンと、
前記放熱パターン上に実装されるＬＥＤ素子と、
を備えるＬＥＤ装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のＬＥＤ装置では、放熱パターン上にＬＥＤ素子を実装している。放熱パターンは金属製であって熱伝導率が高く、１００〜３００μｍの厚さを有する。これにより放熱パターンはＬＥＤ素子の熱を効率よく放散するヒートシンクとして機能する。従って、本発明のＬＥＤ装置では、ＬＥＤ素子の熱を、放熱パターンを介して基板のＬＥＤ素子側から主に放散することとなる。このように、本発明の構成によれば、従来のＬＥＤ装置のような熱伝導率の低い絶縁層を介した放熱ではなく、効率的に熱を放散する放熱パターンを利用した放熱が行われ、放熱特性に優れたＬＥＤ装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明におけるＬＥＤ装置の構成要素について詳細に説明する。
（基板）
本発明で使用する絶縁材の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フェノール樹脂、ガラス含有エポキシ樹脂等の樹脂やセラミックスを採用することができる。また、基板の材質は熱伝導率が高い材質が好ましい。装置の放熱特性を向上させることができるからである。
【０００７】
（放熱パターン）
基板上には放熱パターンが設けられる。放熱パターン上には、後述のＬＥＤ素子が実装される。放熱パターンの材質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、などの金属やセラミックス等である。放熱パターンとしては金属やセラミックス等を接着剤で貼り付けて使用することができるが、後述のようにエッチングによるパターンの形成を考えると金属であるＣｕが好ましい。放熱パターンの厚さは１００〜３００μｍ、好ましくは１２５〜２５０μｍ、より好ましくは１５０〜２００μｍである。放熱パターンは、基板上に設置される他の部材に影響を与えない範囲で、基板上のできるだけ広い領域に設けることが好ましい。例えば、放熱パターンの面積を、ＬＥＤ素子が接着される面積の１０〜１０００倍とする。放熱パターンの面積を、ＬＥＤ素子が接着される面積に比べ十分広くすることにより、ＬＥＤ素子の熱を効率的に放散するヒートシンクとして放熱パターンを機能させることができる。放熱パターンの形状の一態様を図１Ａに示す。ＬＥＤ装置１ａでは、基板１１上に放熱パターン１２ａが設けられ、その略中央にＬＥＤ素子１３が設置されている。基板１１上面の左右縁部近傍には導電パターン１４が設けられている。放熱パターン１２ａは基板１１上面の内、導電パターン１４の周囲と基板１１の縁部とを除く領域に、略均一の厚さ（２００μｍ）で形成されている。かかる形状の放熱パターン１２ａは、ＬＥＤ素子１３が接着する面積にくらべて十分大きい面積を有し、ＬＥＤ素子１３の熱を効率的に放散することができる。放熱パターンの形状の他の態様を図１Ｂに示す。ＬＥＤ装置１ｂにおいて、放熱パターン１２ｂは基板１１上面の内、導電パターン１４の周囲と基板１１の縁部近傍とを除く領域に、略均一の厚さ（２００μｍ）で形成されている。放熱パターン１２ｂの縁部は、一定間隔で切込みが入った櫛状となっている。かかる形状の放熱パターン１２ｂでは、表面積がさらに増すため、ＬＥＤ素子１３の熱をより効率的に放散することができる。
【０００８】
放熱パターンに凹部を設け、この凹部内に後述するＬＥＤ素子を実装することが好ましい。かかる凹部を設けることにより、ＬＥＤ素子の実装位置が明確となるため、ＬＥＤ素子の実装が容易となる。凹部は、切削や打付けによって形成することができる。
また、ＬＥＤ素子の実装位置に設ける凹部とは別に、放熱パターンの表面に凹凸を設けることが好ましい。放熱パターンの表面積が大きくなり、放熱が促進されるからである。
【０００９】
放熱パターンはエッチングで形成することが好ましい。エッチングによれば所望形状のパターンを容易に形成でき、作業効率が向上するからである。エッチングの方法としては特に限定されず、ウェットエッチング、ドライエッチングなど、公知の方法を採用できる。
放熱パターンの材質と同一の材質により、ＬＥＤ素子へ電力を供給する導電パターンを形成することができる。例えば、放熱パターンをエッチングで形成する場合に、放熱パターンの形成と同時に導電パターンを形成する。詳しくは、放熱パターン及び導電パターンを以下のように形成することができる。まず、基板上に１００〜３００μｍの金属層を形成する。この金属層上に放熱パターン及び導電パターンと同一の形状のレジストパターンを形成したのち、エッチング処理を行ってレジストパターン以外の部分の金属層を基板が露出するまで除去する。その後、レジストパターンを取り除く。かかる方法によると、放熱パターンと導電パターンとを同一の材質で、同時に形成することができるため、製造工程が削減される。
なお、基板として、金属製などの導電性を有する基板を使用する場合は、基板上に絶縁層を設け、その上に放熱パターンを形成する。
【００１０】
（ＬＥＤ素子）
本発明では放熱パターン上にＬＥＤ素子を実装する。使用するＬＥＤ素子はフェイスアップタイプのＬＥＤ素子を採用できる。ＬＥＤ素子の発光色は目的に応じて適宜選択される。例えば、青色、赤色、緑色等、所望の発光色に応じて選択される。また、ＬＥＤ素子を複数個用いることもできる。その場合には、同種のＬＥＤ素子を組み合わせることはもちろんのこと、異なる種類のＬＥＤ素子を複数組み合わせても良い。例えば、光の三原色である赤、緑、青色の発光色を有するＬＥＤ素子を組み合わせる。かかる構成によれば、任意の色を発光可能なＬＥＤ装置とすることができる。
【００１１】
ＬＥＤ素子は接着材料により放熱パターン上の所定の位置に固定（実装）される。ＬＥＤ素子を固定する接着材料の材質は熱伝導性を有するものであることが好ましく、銀ペースト、ダイヤモンドペースト、ハンダ等の熱伝導性の接着材料を例示することができる。かかる熱伝導性接着材料によってＬＥＤ素子を放熱パターン上に実装すれば、ＬＥＤ素子の熱を放熱パターンへ高い効率で伝導させることができるので、装置の放熱特性を向上させることができる。さらにＬＥＤ素子は、その一部が熱伝導性接着材料に埋入した状態で放熱パターン上に実装されていることが好ましい。かかる構成によると、ＬＥＤ素子の下面のみならず、ＬＥＤ素子の側周が熱伝導性接着材料と接することとなる。これにより、ＬＥＤ素子と放熱パターンとの接着性の向上に加えて、ＬＥＤ素子の側周から放出される熱を熱伝導性接着材料を介して、より効率的に放熱パターンへ伝導することができ、装置の放熱特性がより向上するからである。例えば、既述のように放熱パターン上に凹部を設け、この凹部内に熱伝導性接着材料を充填し、ＬＥＤ素子の下部が熱伝導性接着材料に埋入するようにＬＥＤ素子を実装する。このようにＬＥＤ素子を実装すると、ＬＥＤ素子の位置決めが容易で且つ、放熱特性に優れたＬＥＤ装置となる。
【００１２】
以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の一の実施例であるＬＥＤ装置１の斜視図を図２に示す。図２におけるＡ−Ａ位置の断面図を図３に示す。
ＬＥＤ装置１０は、基板１１、放熱パターン１２、ＬＥＤ素子１３及び、導電パターン１４を備える。基板１１はポリイミド樹脂製の基板である。基板１１上には放熱パターン１２と導電パターン１４とがエッチングによって形成されている。放熱パターン１２はＣｕ製であって、基板１１の縁部及び導電パターン１４の周囲領域を除く領域に形成されている。放熱パターン１２は２００μｍの厚さを有する。放熱パターン１２の略中央部はポンチの打ち付けによって凹部が形成されている。この凹部には銀ペーストからなる接着層１５によってＬＥＤ素子１３が固定（実装）されている。ＬＥＤ素子１３はフェイスアップタイプの青色ＬＥＤである。ＬＥＤ素子１３はワイヤ１６により導電パターン１４とワイヤボンディングされている。ＬＥＤ素子１３は図３に示すように、その下部が接着層１５に埋入している。なお、放熱パターン１２の上面には、中央部を除く略全域に、ＬＥＤ素子１３が実装される凹部とは別に、凹凸が形成されている。
【００１４】
ＬＥＤ素子１３は、導電パターン１４からワイヤ１６を介して電力の供給を受けて発光し発熱する。ＬＥＤ素子１３の熱は接着層１５を介して放熱パターン１２へ伝導する。ここで、接着層１５は熱伝導性の高い銀ペーストからなり、図３に示すようにＬＥＤ素子１３の下面のみならず側周の一部とも接触しているため、ＬＥＤ素子１３の熱を放熱パターン１２へ効率的に伝導する。放熱パターン１２に伝導された熱は、放熱パターン１２の表面から外部へ放散される。放熱パターン１２はＣｕ製であって熱伝導率が高い。さらに放熱パターン１２は、厚さが２００μｍと厚く、その表面積がＬＥＤ素子１３との接着層１５を介した接触面積に比べて十分大きいため、ＬＥＤ素子１３の熱を効率的に伝導する。加えて、放熱パターン１２の上面には凹凸が形成されており、平滑な面である場合に比べてその表面積が大きい。これにより、外部への熱の放散が促進される。従って、かかる放熱パターン１２によると、ＬＥＤ素子１３の熱は放熱パターン１２の表面（基板１１のＬＥＤ素子側）から効率的に放散されることとなる。このようにＬＥＤ装置１０は放熱特性に優れたＬＥＤ装置であり、ＬＥＤ素子１３の駆動安定性に優れた、信頼性の高い装置となる。
【００１５】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のＬＥＤ装置は、様々な発光部の光源として利用される。例えば、室内照明の光源、ＬＣＤのバックライト光源としてその利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１Ａは本発明の一実施態様であるＬＥＤ装置１ａにおける放熱パターンの形状の模式図である。図１Ｂは本発明の他の実施態様であるＬＥＤ装置１ｂにおける放熱パターンの形状の模式図である。
【図２】図２は本発明の一の実施態様であるＬＥＤ装置１０の斜視図である。
【図３】図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  １０  ＬＥＤ装置
１１  基板
１２  １２ａ  １２ｂ  放熱パターン
１３  ＬＥＤ素子
１４  導電パターン
１５  接着層
１６  ワイヤ
【図１】
2006286837.tif 000003
【図２】
2006286837.tif 000004
【図３】
2006286837.tif 000005